Le soudage à l’arc est une technique incontournable dans l’industrie moderne, utilisée pour assembler durablement des pièces métalliques par fusion. Développé au cours du XIXème siècle, ce procédé repose sur la génération d’un arc électrique entre une électrode et les métaux à souder, produisant une chaleur suffisamment intense pour fondre localement les matériaux. Grâce à sa polyvalence, sa robustesse et sa rentabilité, le soudage à l’arc s’est imposé dans des secteurs aussi variés que la construction, l’automobile, la réparation industrielle, l’énergie ou la fabrication de structures métalliques.
Définition générale du soudage à l’arc
Le soudage à l’arc électrique est un procédé d’assemblage thermique qui repose sur la création d’un arc électrique entre une électrode et les pièces métalliques à souder. Cette décharge produit une chaleur intense, suffisante pour porter localement les métaux à leur point de fusion. En fondant, les bords des pièces se mélangent au métal d’apport (issu de l’électrode lorsqu’elle est consommable), puis se solidifient en formant un cordon de soudure solide et permanent.
Ce procédé peut être réalisé avec du courant continu (DC) ou alternatif (AC), selon le type de métal et la technique de soudage choisie. L’électrode peut être :
- Consommable : elle fond pendant le soudage et constitue le métal d’apport, comme en soudage MIG ou MMA ;
- Non consommable : en tungstène par exemple (procédé TIG), elle génère l’arc sans se consommer, tandis qu’un métal d’apport externe est utilisé.
Dans la majorité des procédés à l’arc, le bain de fusion doit être protégé contre l’oxydation par l’air. Cette protection peut être assurée par :
- Un gaz inerte ou actif (argon, hélium, CO₂, ouusinage mélanges) dans les procédés MIG/MAG ou TIG ;
- Un flux enrobant qui se décompose à haute température (procédé MMA), formant une atmosphère protectrice autour du cordon.
Grâce à sa polyvalence, le soudage à l’arc est utilisé dans de nombreux secteurs industriels :
- Construction métallique : assemblage de charpentes, poutres, structures en acier ou en inox ;
- Industrie automobile : fabrication de châssis, carrosseries, pièces mécaniques d’usinage et tuyauterie d’échappement ;
- Aéronautique et aérospatiale : soudure précise de pièces en aluminium, titane et alliages spéciaux ;
- Énergie : construction de pipelines, chaudières, réacteurs, éoliennes et infrastructures pétrolières ;
- Naval et offshore : assemblage des coques de navires, plateformes maritimes, citernes ;
- Maintenance industrielle : réparation d’équipements lourds, de machines, ou de structures métalliques endommagées ;
- Plomberie et chauffage : raccordement de tubes métalliques et de structures en cuivre ou en acier.
Sa capacité à produire des soudures robustes, durables et étanches, combinée à un équipement relativement accessible, en fait un outil incontournable pour les professionnels de la métallurgie et de la fabrication industrielle.
Les différents types de soudage à l’arc
Il existe plusieurs techniques de soudage à l’arc, chacune répondant à des exigences particulières :
- Le soudage MIG (Metal Inert Gas) / GMAW : Ce procédé utilise un fil-électrode continu alimenté automatiquement et un gaz inerte (comme l’argon ou un mélange argon-hélium) pour protéger l’arc et la zone de fusion de l’oxydation atmosphérique. Très populaire dans l’industrie automobile, la tôlerie et les ateliers de production en série, le soudage MIG se distingue par sa grande vitesse d’exécution et sa simplicité d’automatisation. Il permet de réaliser des soudures propres et régulières, notamment sur les aciers doux, l’aluminium ou l’inox. Il est également compatible avec le soudage robotisé, ce qui le rend idéal pour les lignes de production automatisées ;
- Le soudage MMA (Manual Metal Arc) : Également appelé soudage à l’électrode enrobée, ce procédé repose sur l’utilisation d’électrodes fusibles recouvertes d’un flux protecteur. Lors de la fusion, ce flux produit un gaz et une couche de laitier qui protègent le bain de fusion contre les agressions extérieures. Apprécié pour sa robustesse, sa simplicité et sa portabilité, le soudage MMA est couramment utilisé sur les chantiers de construction, en maintenance industrielle, dans la serrurerie et pour les réparations. Il fonctionne même dans des environnements difficiles (extérieur, hauteurs, zones humides) et ne nécessite pas de gaz de protection, ce qui réduit les contraintes logistiques ;
- Le soudage TIG (Tungsten Inert Gas) : Ce procédé utilise une électrode non consommable en tungstène et un gaz inerte (souvent l’argon pur) pour créer un arc stable et précis. Le métal d’apport est introduit manuellement, ce qui permet un excellent contrôle du bain de fusion. Le soudage TIG est réputé pour la qualité exceptionnelle de ses soudures, particulièrement propres et esthétiques, sans projections ni scories. Il est utilisé dans des secteurs de haute exigence comme l’aéronautique, le nucléaire, la chimie ou l’agroalimentaire, notamment pour l’assemblage de l’aluminium, des aciers inoxydables ou des alliages exotiques. Il est également prisé dans les travaux de tuyauterie fine ou les réservoirs sous pression, où la précision est primordiale ;
- Le soudage SAW (Submerged Arc Welding) : Ce procédé automatisé implique la formation d’un arc électrique entre un fil-électrode et la pièce à souder, mais contrairement aux autres procédés, l’arc est totalement submergé sous une poudre de flux. Ce flux fond partiellement pour protéger le métal fondu contre l’air ambiant, tout en stabilisant l’arc. Le soudage SAW est particulièrement adapté aux soudures longues et continues sur des pièces de forte épaisseur (plusieurs centimètres), comme les réservoirs, les ponts, les poutres ou les pipelines. Il offre une pénétration élevée, une excellente qualité de joint et une productivité remarquable, tout en réduisant les émissions de fumées et les pertes de matériau.
Applications et avantages du soudage à l’arc
Le soudage à l’arc est omniprésent dans les industries lourdes et légères. Il est utilisé pour la construction de ponts, de réservoirs, de coques de navires, de châssis automobiles, de lignes de production ou encore de structures métalliques destinées au bâtiment et aux infrastructures.
Parmi ses nombreux avantages :
- Flexibilité : Le soudage à l’arc offre une très grande adaptabilité, tant au niveau des matériaux que des conditions d’utilisation. Il permet de réaliser des soudures sur une vaste gamme de métaux, notamment l’acier, l’inox, l’aluminium, la fonte et de nombreux alliages spécifiques. Que ce soit pour des pièces fines nécessitant de la précision ou pour des assemblages épais et complexes, le procédé s’adapte aux exigences. Il peut être utilisé aussi bien en atelier qu’en extérieur, dans des environnements difficiles comme les chantiers navals, les zones confinées, les structures en hauteur ou les environnements exposés à l’humidité, à la poussière ou à la chaleur ;
- Solidité des joints : Le soudage à l’arc est reconnu pour sa capacité à produire des assemblages robustes et fiables. Grâce à une excellente pénétration dans le métal de base, les soudures obtenues résistent aux efforts mécaniques, aux chocs, aux vibrations, et à la fatigue dans le temps. Ce niveau de performance est indispensable pour les structures porteuses, les ouvrages métalliques soumis à des contraintes sévères (ponts, pipelines, armatures), ainsi que pour l’industrie lourde ou le secteur énergétique ;
- Équipement accessible : Comparé à des technologies avancées comme le soudage laser ou le faisceau d’électrons, le matériel de soudage à l’arc reste abordable. Les postes à souder manuels (MMA) sont simples à utiliser, peu encombrants, et peuvent fonctionner sur des alimentations standards. Ils sont donc particulièrement prisés dans les petites structures, les ateliers de maintenance, les exploitations agricoles ou encore chez les artisans. Même les équipements semi-automatisés (MIG/MAG, TIG) restent dans une gamme de prix raisonnable pour les professionnels comme pour les particuliers expérimentés ;
- Rapidité : Certains procédés de soudage à l’arc, comme le MIG ou le SAW (soudage à l’arc submergé), permettent une automatisation partielle ou complète, augmentant significativement les cadences de production. Ces méthodes sont idéales pour les longues soudures répétitives, comme dans la fabrication de carrosseries, de citernes, de rails ou de charpentes métalliques. La productivité est optimisée sans sacrifier la qualité, ce qui en fait une solution privilégiée pour les industries nécessitant des volumes élevés.
Les défis techniques du soudage à l’arc
Le soudage à l’arc, bien qu’efficace et largement utilisé, présente plusieurs défis techniques qui exigent un haut niveau de compétence de la part de l’opérateur. Le principal enjeu repose sur le contrôle précis de l’arc électrique. Une mauvaise gestion de la distance entre l’électrode et la pièce à souder, ou un réglage inadapté de l’intensité du courant, peut engendrer de nombreux défauts : manque de fusion, inclusions de scories, porosités internes, fissures longitudinales ou transversales, ou encore une pénétration trop faible ou excessive, compromettant la solidité de la soudure.
Le choix du gaz de protection est un autre paramètre critique, notamment dans les procédés MIG/MAG et TIG. Selon le métal à souder et les conditions de travail, il peut être nécessaire d’utiliser de l’argon pur, du dioxyde de carbone (CO₂), ou des mélanges spécifiques comme argon-hélium ou argon-CO₂. Un gaz mal adapté peut entraîner l’oxydation du bain de fusion, l’apparition de cratères ou un aspect de cordon irrégulier.
Les conditions environnementales ont également un impact important. En extérieur, des facteurs comme le vent, la poussière ou l’humidité ambiante peuvent perturber la stabilité de l’arc ou disperser le gaz de protection, exposant la soudure aux risques d’oxydation ou de contamination. Pour pallier cela, il est souvent nécessaire de mettre en place des protections temporaires : rideaux pare-vent, tentes de soudage, bâches isolantes ou cabines mobiles. Ces installations permettent de sécuriser la zone de soudage et de garantir une qualité constante, même dans des environnements difficiles.
Enfin, la maîtrise des paramètres de préparation des pièces (dégraissage, décapage, ajustement des bords) joue un rôle déterminant dans la réussite du soudage. Un joint mal préparé peut nuire à la fusion ou générer des défauts de liaison. Cela exige une rigueur constante dans le travail en amont, notamment pour les soudures de type bout à bout ou en angle.
Les problématiques économiques et environnementales
Sur le plan économique, le soudage à l’arc reste accessible, mais nécessite un investissement initial (matériel, consommables, équipements de protection) et surtout une main-d’œuvre qualifiée. La formation des opérateurs est un enjeu central pour éviter les rebuts et garantir la qualité des assemblages.
En parallèle, des préoccupations environnementales émergent : le soudage produit des fumées métalliques et des gaz toxiques (ozone, NOx, CO, etc.) qui doivent être captés à la source ou évacués par des systèmes de ventilation adaptés. Par ailleurs, l’énergie consommée et la production de déchets (électrodes usées, flux, projections) soulignent la nécessité de solutions plus durables.
L’intégration de technologies plus propres (soudage robotisé, meilleure efficacité énergétique des postes) et de processus de recyclage contribue à réduire l’empreinte écologique du soudage à l’arc dans l’industrie contemporaine.